产油微藻油脂代谢调控_尚常花
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然而， 目前利用微藻制备生物柴油还面临着成本过 高等难题。 面对这些挑战， 研究人员通过生化途径和基 因工程途径对微藻的油脂积累进行了深入的研究。
2 生化途径
在理想的生长条件或有利的环境下， 产油微藻仅仅 产生少量的三脂酰甘油 （TAG）。 当产油微藻处在由化学 或者物理环境刺激造成的不利条件下的时候， 就会大量
DOI:10.16167/j.cnki.1000-9868.2011.05.009
油脂工程·T echnique 技术
产油微藻油脂代谢调控
尚常花 朱顺妮 袁振宏 王忠铭 （中国科学院广州能源研究所， 中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室）
【摘要】 富含油脂的微藻被认为是一种有前途的生物柴油制备原材料。 与油料作物相比较， 藻类作为生物柴油原材料的优势包括较高的光合作用效率， 较大的生物量以及对环境的广泛适 应性。 随着微藻生物技术的快速发展， 人们对通过基因工程来获得高油脂含量微藻的兴趣日益 增加。 简要综述了产油微藻中的油脂代谢调控， 同时对产油微藻代谢调控的前景进行了展望。
【关键词】 微藻； 基因工程； 代谢调控； 生物柴油 中图分类号： TS 225 文献标识码： A 文章编号： 1000-9868(2011)02-0057-05
作为一种可再生能源， 生物柴油的应用前景非常广 阔。 目前生物柴油的原料主要是油料作物， 限制了生物 柴油生产的进一步发展。 含油微藻被认为是一种有潜力 的生物柴油新型原料， 但是微藻油脂单位光照面积产量 低， 生产成本过高， 如何提高藻体内油脂含量成为研究 重点。 本文比较了通过生化途径和基因工程途径提高微 藻油脂含量的研究进展， 并对其发展前景进行了展望。
随着微藻生物技术的迅速发展， 人们对微藻转基因 的商业化应用的兴趣日益增加。 一些微藻的基因组测序 已 经 完 成 ， 包 括 红 藻 原 始 红 藻 Cyanidioschyzon merolae、 硅藻假微型海链藻 Thalassiosira pseudonana、 单细胞绿藻
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· 2011.02
在 E． coli 中， ACCase 包含分别由不同基因编码的 4 个亚基。 在植物体内有两种同工型的 ACCase， 分别位于 质体和细胞质中， 脂肪酸合成完全在发育种子的质体中 进 行 。 大 多 数 植 物 质 体 中 的 ACCase 结 构 与 E． coli ACCase 同属于原核类型 ACCase， 而细胞质中的 ACCase 是 由单条包含多个功能域的多肽链组成的蛋白质， 属于真 核类型 ACCase。
在微藻的许多物种中， 都观察到了氮源限制导致油 脂积累的现象。 小球藻属 （Chlorella） 通常积累淀粉作为 储藏物质。 然而， 2000 年， Illman 等 人 发 现 在 低 氮 培 养 基 中 4 种 小 球 藻 浮 水 小 球 藻 Chlorella emersonii、 微 小 小 球 藻 Chlorella minutissima、 普 通 小 球 藻 Chlorella vulgaris 和蛋白核小球藻 Chlorella pyrenoidosa 可以积累占细胞干 质量比例分别为 63％、 57％、 40％ 和 23％ 的油脂。
Ostreococcus tauri 和团藻 Volvox carteri 等。 一些微藻的核 转化已经比较成熟， 绿藻、 红藻和裸藻的叶绿体转化已 经取得成 功。 在绿藻莱 茵 衣 藻 Chlamyቤተ መጻሕፍቲ ባይዱomonas reinhardtti 和 V． carteri 中已经发展了各种基因转化系统。
尽管， 在微藻中通过基因工程途径来实现油脂的超 量生产尚未有成功的报道。 但是， 研究人员正在通过该 途径在不同生物中进行增强脂类产量的试验， 这些结果 为微藻转基因研究提供了重要的背景知识。 目前， 通过 基因工程途径来增强油脂产量主要包括如下 3 个方面的 研究： 超量表达 TAG 生物合成途径的酶、 超量表达与油 脂生物合成相关的酶和阻碍竞争代谢途径。 3．1 油脂生物合成途径概述
油脂工程·T echnique 技术
的 TAG 生物合成机制。 该途径以磷脂作为酰基供体， 二 酰基甘油作为酰基受体， 催化此反应的酶为磷脂： 二脂 酰甘油酰基转移酶 （PDAT）。 3．2 超量表达 TAG 生物合成途径的酶 3．2．1 乙酰辅酶 A 羧化酶 ACCase
1994 年 ， Page 等人发现在植物中 ACCase 对脂 肪 酸 合成的代谢流发挥着强烈的控制作用， 此后， 研究人员 就开始在不同的物种中对该酶进行超量表达以增强油脂 的 产 量 。 Dunahay 等 人 成 功 地 将 C． cryptica 的 ACC 基 因 转 化 到 硅 藻 C． cryptica 和 舟 形 藻 Navicula saprophila 中 ， 发 现 ACCase 的 活 性 提 高 至 对 照 的 2～3 倍 ， 然 而 ， 油 脂 积 累 没 有 显 著 增 加 。 Davis 等 人 克 隆 了 E． coli BL21 中 编 码 ACCase4 个亚基的基因， 并将它们在同样的菌株中进 行超量表达， 发现 ACCase 酶活增强， 丙二酸单酰辅酶 A 的 水 平 增 加 了 100 倍 ， 而 脂 肪 酸 合 成 速 率 仅 为 对 照 的 6 倍， 油脂产量没有显著变化， 表明在此菌株中 ACCase 确 实是脂肪酸生物合成的限速酶， 同时可能存在另一个位 于脂肪酸合成途径之后的限速步骤， 阻碍了脂肪酸转变 为油脂。
真 核 生 物 的 TAG 在 定 位 于 内 质 网 上 的 特 定 细 胞 器 （线粒体、 质 体 ） 中 生 成 ， 而 原 核 生 物 的 TAG 在 细 胞 质 中合成。 在微藻中， TAG 的生物合成经过 4 步反应， 催 化反应的酶依次为酰基 CoA： 甘油－3－磷酸酰基转移酶 、 酰基 CoA： 溶血磷脂酸酰基转移酶、 磷 脂 酸 磷 酸 酶 、 酰 基 CoA： 二酰基甘油酰基转移酶。 虽 然 上 述 4 步 反 应 构 成的途径被认为是 TAG 合成的主要途径。 Dahlqvist 等人 发现在一些植物和酵母中， 还有一个不依赖 于酰 基 CoA
由于许多常用限制性营养物对于光合作用是必需的， 因此营养物限制虽然可以提高细胞油脂含量， 但是会减 弱微藻的光合作用， 导致生物量减少。 总之， 通过生化 途径来提高油脂产量存在很大局限性， 即便可以提高， 其提高的幅度也很小。
3 基因工程途径
基 因 工 程 （genetic engineering） 是 指 在 体 外 将 外 源 基因插入病毒、 质 粒等载体分子， 构成重组 DNA 分子， 然后将重组 DNA 分子导入受体细胞内， 使外源基因能够 在受体细胞内进行复制、 转录和翻译表达的分子水平的 操作技术。 利用基因工程技术进行新品种培育的育种方 法称为基因工程育种。 与杂交育种、 诱变育种等方法相 比较， 基因工程育种因其可以定向改变生物性状， 还可 以节省更多的时间， 日益引起研究人员的关注。
利用两阶段培养法可以充分发挥通过生化途径提高 油脂含量的潜力， 通常第一阶段让微藻细胞在富含营养 物的培养基中进行充分地生长和繁殖， 第二阶段将微藻 置于营养物限制或其他生理逆境条件下使其大量积累油 脂。 研究人员认为封闭式光生物反应器 ／ 开放式池塘联合 培养系统是一种有潜力的使用两阶段策略培养微藻的解 决办法。 在封闭式光生物反应器内利用富含营养物的培 养基使微藻大量生长和繁殖。 然后将这些微藻放入低氮 的开放式池塘中进行油脂的积累。
合 成 TAG， 同 时 伴 随 着 油 脂 和 脂 肪 酸 组 分 的 显 著 改 变 。 主要的化学刺激包括营养物限制、 盐度和生长基质的 pH 值。 主要的物理刺激包括温度和光照强度。
生化途径是一种通过控制营养或培养条件 （如温度、 培 养 基 pH 值 和 盐 度 ） 将 光 合 作 用 产 生 的 代 谢 流 更 多 地 导向脂类的生物合成来增强油脂产量的途径。 到目前为 止， 在微藻中营养物限制是最常用的将代谢流导向脂类 合成的方法。 研究表明， 在营养物受限， 而碳源非常丰 富的情况下， 微藻会将大量的碳源转化为储藏脂类， 主 要是 TAG。 在所有的营养物中， 氮源是广 泛使用的最重 要的影响微藻油脂积累的营养物。
然而， 采用生化途径来提高油脂含量的方法存在很 大的局限性。 因为营养物限制或生理逆境等在增加细胞 油脂含量的同时， 也会抑制细胞分裂， 导致生物量下降。 Scragg 等人比较了小 球 藻 C． vulgaris 和 C． emersonii 生 长 在 Watanabe 培养基和低氮培养基上的能量回收情况， 发 现尽管低氮培养基促进了两种小球藻油脂的积累， 但是， 生长在低氮条件下的小球藻， 其总的能量回收却低于生 长在 Watanabe 培养基中的小球藻。
在细胞中， TAG 总体的合成途径包括 3 个主要步骤： （1） 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶 （acetyl－CoA carboxylase， ACCase） 催化乙酰辅酶 A 羧 化 形 成 丙 二 酸 单 酰 辅 酶 A， 它 是脂肪酸生物合成途径的关键步骤； （2） 脂酰基链延 长； （3） TAG 形成。
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技术 T echnique·油脂工程
等 人 在 研 究 盐 度 对 嗜 盐 微 藻 Dunaliella 细 胞 中 油 脂 和 TAG 含 量 的 影 响 时 ， 发 现 高 于 1．5mol ／ L 的 起 始 NaCl 浓 度会显著抑制细胞的生长。 但是， 当起始 NaCl 的浓度从 0．5mol ／ L 升高至 1．0mol ／ L 时， 细胞内油脂含量从 60％升 高至 67％。
1 微藻作为制备生物柴油原料的优势
微藻作为制备生物柴油的新型原料， 具有如下优势： （1） 可以合成和积累大量的油脂； （2） 具有较高的生长 速率； （3） 可以生长在盐湖、 海水、 淡水等多种生态环 境中； （4） 可以在不适合发展传统农业的边缘土地 （如 沙漠、 干旱和半干旱地区） 生长； （5） 可以从多种废水 （如工业废水、 生活废水等） 中获取生长所需的氮源和磷 源等营养物质， 同时对废水进行生物修复； （6） 可以利 用 CO2， 减少温室气体的排放， 改善气候； （7） 可以产 生多种有附加值产品 （如蛋白质、 多糖、 色素、 动物饲 料、 肥料等）。
丙二酸单酰辅酶 A 合成后， 在丙二酸单酰辅酶 A： ACP 酰 基 转 移 酶 的 作 用 下 ， 被 转 移 到 脂 肪 酸 合 成 酶 （FAS） 多酶复合体的酰基载体蛋白 （ACP） 上 。 细 菌 和 植 物 具 有 II 型 FAS， 它 是 一 个 多 亚 基 蛋 白 。 与 此 相 反 ， 在 酵 母 和 脊 椎 动 物 中 具 有 I 型 FAS， 它 是 一 个 多 功 能 蛋 白 。 FAS 催 化 脂 肪 酸 碳 链 延 长 ， 最 终 生 成 含 16 个 或 18 个碳原子的软脂酸和硬脂酸， 然后经过定位于内质网膜 和线粒体上的延伸酶和去饱和酶的作用， 生成各种更长 碳链和不饱和的脂肪酸。
综 上 所 述 ， 我 们 推 测 超 量 表 达 ACCase 时 油 脂 含 量 没有显著增加的原因可能有： （1） 在某些特定物种中， ACCase 并不是脂肪酸合成途径的 限 速 酶 ； （2） ACCase 超量表达后， 出现了另外的限速步骤。 然而， Klaus 等人 将 来 自 拟 南 芥 的 真 核 类 型 ACC 基 因 在 马 铃 薯 Solanum tuberosum L．中进行了超量表达， 结果显示总脂肪酸含量 比对照增加了 30％， TAG 含量为对照的 5 倍。 试验结果 表明： 在马铃薯中 ACCase 是脂肪酸合成的限制因素， 且 增 加 的 脂 肪 酸 优 先 用 于 合 成 TAG。 这 些 充 分 显 示 了 对 ACCase 调控的复杂性。 有关在微藻中超量表达真核和原 核类型 ACC 的报道还非常少。 由于真核和原核类型 ACCase 在结构和功能上都有显著区别， 我们推测， 超量表 达来自微藻的原核类型 ACC 可能会极大地增加微藻中脂 肪酸的合成速率。 3．2．2 脂肪酸合成酶 FAS
在硅藻中， 硅源是同样重要的影响脂类代谢的营养 物。 Roessler 发现在硅源限制的培养条件下， 隐秘小环藻 Cyclotella cryptica 细胞可以积累高水平的中性油脂 （主要 是 TAG）， 含有高比例的饱和和单不饱和脂肪酸。
除了氮源和硅源外， 可以影响油脂积累的营养物还 有磷酸盐和硫酸盐。 Khozin－Goldberg 和 Cohen 发现在蒜 头藻 Monodus subterraneus 中， 磷源限制可以导致细胞油 脂 （主要是 TAG） 含量增 加。 除了营养物限制之外， 在 微藻中， 其他的不利条件也可以促进油脂的积累。 Takagi
2 生化途径
在理想的生长条件或有利的环境下， 产油微藻仅仅 产生少量的三脂酰甘油 （TAG）。 当产油微藻处在由化学 或者物理环境刺激造成的不利条件下的时候， 就会大量
DOI:10.16167/j.cnki.1000-9868.2011.05.009
油脂工程·T echnique 技术
产油微藻油脂代谢调控
尚常花 朱顺妮 袁振宏 王忠铭 （中国科学院广州能源研究所， 中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室）
【摘要】 富含油脂的微藻被认为是一种有前途的生物柴油制备原材料。 与油料作物相比较， 藻类作为生物柴油原材料的优势包括较高的光合作用效率， 较大的生物量以及对环境的广泛适 应性。 随着微藻生物技术的快速发展， 人们对通过基因工程来获得高油脂含量微藻的兴趣日益 增加。 简要综述了产油微藻中的油脂代谢调控， 同时对产油微藻代谢调控的前景进行了展望。
【关键词】 微藻； 基因工程； 代谢调控； 生物柴油 中图分类号： TS 225 文献标识码： A 文章编号： 1000-9868(2011)02-0057-05
作为一种可再生能源， 生物柴油的应用前景非常广 阔。 目前生物柴油的原料主要是油料作物， 限制了生物 柴油生产的进一步发展。 含油微藻被认为是一种有潜力 的生物柴油新型原料， 但是微藻油脂单位光照面积产量 低， 生产成本过高， 如何提高藻体内油脂含量成为研究 重点。 本文比较了通过生化途径和基因工程途径提高微 藻油脂含量的研究进展， 并对其发展前景进行了展望。
随着微藻生物技术的迅速发展， 人们对微藻转基因 的商业化应用的兴趣日益增加。 一些微藻的基因组测序 已 经 完 成 ， 包 括 红 藻 原 始 红 藻 Cyanidioschyzon merolae、 硅藻假微型海链藻 Thalassiosira pseudonana、 单细胞绿藻
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在 E． coli 中， ACCase 包含分别由不同基因编码的 4 个亚基。 在植物体内有两种同工型的 ACCase， 分别位于 质体和细胞质中， 脂肪酸合成完全在发育种子的质体中 进 行 。 大 多 数 植 物 质 体 中 的 ACCase 结 构 与 E． coli ACCase 同属于原核类型 ACCase， 而细胞质中的 ACCase 是 由单条包含多个功能域的多肽链组成的蛋白质， 属于真 核类型 ACCase。
在微藻的许多物种中， 都观察到了氮源限制导致油 脂积累的现象。 小球藻属 （Chlorella） 通常积累淀粉作为 储藏物质。 然而， 2000 年， Illman 等 人 发 现 在 低 氮 培 养 基 中 4 种 小 球 藻 浮 水 小 球 藻 Chlorella emersonii、 微 小 小 球 藻 Chlorella minutissima、 普 通 小 球 藻 Chlorella vulgaris 和蛋白核小球藻 Chlorella pyrenoidosa 可以积累占细胞干 质量比例分别为 63％、 57％、 40％ 和 23％ 的油脂。
Ostreococcus tauri 和团藻 Volvox carteri 等。 一些微藻的核 转化已经比较成熟， 绿藻、 红藻和裸藻的叶绿体转化已 经取得成 功。 在绿藻莱 茵 衣 藻 Chlamyቤተ መጻሕፍቲ ባይዱomonas reinhardtti 和 V． carteri 中已经发展了各种基因转化系统。
尽管， 在微藻中通过基因工程途径来实现油脂的超 量生产尚未有成功的报道。 但是， 研究人员正在通过该 途径在不同生物中进行增强脂类产量的试验， 这些结果 为微藻转基因研究提供了重要的背景知识。 目前， 通过 基因工程途径来增强油脂产量主要包括如下 3 个方面的 研究： 超量表达 TAG 生物合成途径的酶、 超量表达与油 脂生物合成相关的酶和阻碍竞争代谢途径。 3．1 油脂生物合成途径概述
油脂工程·T echnique 技术
的 TAG 生物合成机制。 该途径以磷脂作为酰基供体， 二 酰基甘油作为酰基受体， 催化此反应的酶为磷脂： 二脂 酰甘油酰基转移酶 （PDAT）。 3．2 超量表达 TAG 生物合成途径的酶 3．2．1 乙酰辅酶 A 羧化酶 ACCase
1994 年 ， Page 等人发现在植物中 ACCase 对脂 肪 酸 合成的代谢流发挥着强烈的控制作用， 此后， 研究人员 就开始在不同的物种中对该酶进行超量表达以增强油脂 的 产 量 。 Dunahay 等 人 成 功 地 将 C． cryptica 的 ACC 基 因 转 化 到 硅 藻 C． cryptica 和 舟 形 藻 Navicula saprophila 中 ， 发 现 ACCase 的 活 性 提 高 至 对 照 的 2～3 倍 ， 然 而 ， 油 脂 积 累 没 有 显 著 增 加 。 Davis 等 人 克 隆 了 E． coli BL21 中 编 码 ACCase4 个亚基的基因， 并将它们在同样的菌株中进 行超量表达， 发现 ACCase 酶活增强， 丙二酸单酰辅酶 A 的 水 平 增 加 了 100 倍 ， 而 脂 肪 酸 合 成 速 率 仅 为 对 照 的 6 倍， 油脂产量没有显著变化， 表明在此菌株中 ACCase 确 实是脂肪酸生物合成的限速酶， 同时可能存在另一个位 于脂肪酸合成途径之后的限速步骤， 阻碍了脂肪酸转变 为油脂。
真 核 生 物 的 TAG 在 定 位 于 内 质 网 上 的 特 定 细 胞 器 （线粒体、 质 体 ） 中 生 成 ， 而 原 核 生 物 的 TAG 在 细 胞 质 中合成。 在微藻中， TAG 的生物合成经过 4 步反应， 催 化反应的酶依次为酰基 CoA： 甘油－3－磷酸酰基转移酶 、 酰基 CoA： 溶血磷脂酸酰基转移酶、 磷 脂 酸 磷 酸 酶 、 酰 基 CoA： 二酰基甘油酰基转移酶。 虽 然 上 述 4 步 反 应 构 成的途径被认为是 TAG 合成的主要途径。 Dahlqvist 等人 发现在一些植物和酵母中， 还有一个不依赖 于酰 基 CoA
由于许多常用限制性营养物对于光合作用是必需的， 因此营养物限制虽然可以提高细胞油脂含量， 但是会减 弱微藻的光合作用， 导致生物量减少。 总之， 通过生化 途径来提高油脂产量存在很大局限性， 即便可以提高， 其提高的幅度也很小。
3 基因工程途径
基 因 工 程 （genetic engineering） 是 指 在 体 外 将 外 源 基因插入病毒、 质 粒等载体分子， 构成重组 DNA 分子， 然后将重组 DNA 分子导入受体细胞内， 使外源基因能够 在受体细胞内进行复制、 转录和翻译表达的分子水平的 操作技术。 利用基因工程技术进行新品种培育的育种方 法称为基因工程育种。 与杂交育种、 诱变育种等方法相 比较， 基因工程育种因其可以定向改变生物性状， 还可 以节省更多的时间， 日益引起研究人员的关注。
利用两阶段培养法可以充分发挥通过生化途径提高 油脂含量的潜力， 通常第一阶段让微藻细胞在富含营养 物的培养基中进行充分地生长和繁殖， 第二阶段将微藻 置于营养物限制或其他生理逆境条件下使其大量积累油 脂。 研究人员认为封闭式光生物反应器 ／ 开放式池塘联合 培养系统是一种有潜力的使用两阶段策略培养微藻的解 决办法。 在封闭式光生物反应器内利用富含营养物的培 养基使微藻大量生长和繁殖。 然后将这些微藻放入低氮 的开放式池塘中进行油脂的积累。
合 成 TAG， 同 时 伴 随 着 油 脂 和 脂 肪 酸 组 分 的 显 著 改 变 。 主要的化学刺激包括营养物限制、 盐度和生长基质的 pH 值。 主要的物理刺激包括温度和光照强度。
生化途径是一种通过控制营养或培养条件 （如温度、 培 养 基 pH 值 和 盐 度 ） 将 光 合 作 用 产 生 的 代 谢 流 更 多 地 导向脂类的生物合成来增强油脂产量的途径。 到目前为 止， 在微藻中营养物限制是最常用的将代谢流导向脂类 合成的方法。 研究表明， 在营养物受限， 而碳源非常丰 富的情况下， 微藻会将大量的碳源转化为储藏脂类， 主 要是 TAG。 在所有的营养物中， 氮源是广 泛使用的最重 要的影响微藻油脂积累的营养物。
然而， 采用生化途径来提高油脂含量的方法存在很 大的局限性。 因为营养物限制或生理逆境等在增加细胞 油脂含量的同时， 也会抑制细胞分裂， 导致生物量下降。 Scragg 等人比较了小 球 藻 C． vulgaris 和 C． emersonii 生 长 在 Watanabe 培养基和低氮培养基上的能量回收情况， 发 现尽管低氮培养基促进了两种小球藻油脂的积累， 但是， 生长在低氮条件下的小球藻， 其总的能量回收却低于生 长在 Watanabe 培养基中的小球藻。
在细胞中， TAG 总体的合成途径包括 3 个主要步骤： （1） 乙 酰 辅 酶 A 羧 化 酶 （acetyl－CoA carboxylase， ACCase） 催化乙酰辅酶 A 羧 化 形 成 丙 二 酸 单 酰 辅 酶 A， 它 是脂肪酸生物合成途径的关键步骤； （2） 脂酰基链延 长； （3） TAG 形成。
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技术 T echnique·油脂工程
等 人 在 研 究 盐 度 对 嗜 盐 微 藻 Dunaliella 细 胞 中 油 脂 和 TAG 含 量 的 影 响 时 ， 发 现 高 于 1．5mol ／ L 的 起 始 NaCl 浓 度会显著抑制细胞的生长。 但是， 当起始 NaCl 的浓度从 0．5mol ／ L 升高至 1．0mol ／ L 时， 细胞内油脂含量从 60％升 高至 67％。
1 微藻作为制备生物柴油原料的优势
微藻作为制备生物柴油的新型原料， 具有如下优势： （1） 可以合成和积累大量的油脂； （2） 具有较高的生长 速率； （3） 可以生长在盐湖、 海水、 淡水等多种生态环 境中； （4） 可以在不适合发展传统农业的边缘土地 （如 沙漠、 干旱和半干旱地区） 生长； （5） 可以从多种废水 （如工业废水、 生活废水等） 中获取生长所需的氮源和磷 源等营养物质， 同时对废水进行生物修复； （6） 可以利 用 CO2， 减少温室气体的排放， 改善气候； （7） 可以产 生多种有附加值产品 （如蛋白质、 多糖、 色素、 动物饲 料、 肥料等）。
丙二酸单酰辅酶 A 合成后， 在丙二酸单酰辅酶 A： ACP 酰 基 转 移 酶 的 作 用 下 ， 被 转 移 到 脂 肪 酸 合 成 酶 （FAS） 多酶复合体的酰基载体蛋白 （ACP） 上 。 细 菌 和 植 物 具 有 II 型 FAS， 它 是 一 个 多 亚 基 蛋 白 。 与 此 相 反 ， 在 酵 母 和 脊 椎 动 物 中 具 有 I 型 FAS， 它 是 一 个 多 功 能 蛋 白 。 FAS 催 化 脂 肪 酸 碳 链 延 长 ， 最 终 生 成 含 16 个 或 18 个碳原子的软脂酸和硬脂酸， 然后经过定位于内质网膜 和线粒体上的延伸酶和去饱和酶的作用， 生成各种更长 碳链和不饱和的脂肪酸。
综 上 所 述 ， 我 们 推 测 超 量 表 达 ACCase 时 油 脂 含 量 没有显著增加的原因可能有： （1） 在某些特定物种中， ACCase 并不是脂肪酸合成途径的 限 速 酶 ； （2） ACCase 超量表达后， 出现了另外的限速步骤。 然而， Klaus 等人 将 来 自 拟 南 芥 的 真 核 类 型 ACC 基 因 在 马 铃 薯 Solanum tuberosum L．中进行了超量表达， 结果显示总脂肪酸含量 比对照增加了 30％， TAG 含量为对照的 5 倍。 试验结果 表明： 在马铃薯中 ACCase 是脂肪酸合成的限制因素， 且 增 加 的 脂 肪 酸 优 先 用 于 合 成 TAG。 这 些 充 分 显 示 了 对 ACCase 调控的复杂性。 有关在微藻中超量表达真核和原 核类型 ACC 的报道还非常少。 由于真核和原核类型 ACCase 在结构和功能上都有显著区别， 我们推测， 超量表 达来自微藻的原核类型 ACC 可能会极大地增加微藻中脂 肪酸的合成速率。 3．2．2 脂肪酸合成酶 FAS
在硅藻中， 硅源是同样重要的影响脂类代谢的营养 物。 Roessler 发现在硅源限制的培养条件下， 隐秘小环藻 Cyclotella cryptica 细胞可以积累高水平的中性油脂 （主要 是 TAG）， 含有高比例的饱和和单不饱和脂肪酸。
除了氮源和硅源外， 可以影响油脂积累的营养物还 有磷酸盐和硫酸盐。 Khozin－Goldberg 和 Cohen 发现在蒜 头藻 Monodus subterraneus 中， 磷源限制可以导致细胞油 脂 （主要是 TAG） 含量增 加。 除了营养物限制之外， 在 微藻中， 其他的不利条件也可以促进油脂的积累。 Takagi